【文章內(nèi)容簡介】 彎曲疲勞強度足夠 計算齒輪傳動的中心矩 a ? ?34/ 2 1 5 0 m ma m z z? ? ? 計算齒輪的圓周速度 V 33 / 60 10 00 0. 97 m /sv d n?? ? ? σFlim4 =210Mpa SF= [σF]3=232Mpa [σF]4=168Mpa σF3= σF4= a =150 ? 機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 第 13頁 七、 軸的設(shè)計計算 ? 輸入軸的設(shè)計計算 按扭矩初算軸徑 選用 45 調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS 根據(jù)教材 P370（ 152） 式，并查表 153，取 A0=110 3310 6 . 1 31 1 0 1 4 . 0 8 m m2920PdA n? ? ? 考慮有兩個鍵槽，將直徑增大 10%，則： d=(1+10%)mm= ∴ 選 d=18mm 求輸 入軸上的功率 1P 、轉(zhuǎn)速 1n 和轉(zhuǎn)矩 1T 1 ? 1 2920r/minn ? 1 mT ?? 求作用在齒輪上的力 已知高 速級小圓錐齒輪的分度圓半徑為 而 11112 1 7 5 0 0 2 7 0 0 N50ta n c o s 7 0 0 ta n 2 0 c o s 2 1 . 1 2 3 7 . 7 0 Nta n s in 7 0 0 ta n 2 0 s in 2 1 . 1 9 1 . 7 2 NtmrtatTFdFFFF?????? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選用 45 調(diào)質(zhì)，硬度 217~255HBS 根據(jù)教材 P370（ 152）式，并查表 153，取 A0=110 3310 5 . 4 61 1 0 1 3 . 5 5 m m2920PdA n? ? ? 考慮有兩個鍵槽，將直徑增大 10%，則： d=(1+10%)mm= ∴ 選 d=18mm 為了使所選的軸直徑 12d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn) 矩 2ca AT KT? ，查《機械設(shè)計（第八版）》表 141，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 ? ，則 2 1 . 5 1 7 . 5 2 6 . 2 5 N m = 2 6 2 5 0 N m mc a AT K T? ? ? ? ? ? 查 標(biāo)準(zhǔn) GB/T 58431986，選 YLD4 型 凸緣 聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 A0=110 1 ? d=18mm 700NtraFFF??? min ? 26250 N m mcaT ?? 機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 第 14頁 40Nm? ，半聯(lián)軸器的孔徑 為 18mm ，故取 12 18mmd? ? ，半聯(lián)軸器長度 42mmL? ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 38mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 （ 1） 擬定軸上零件的裝配方案（見圖 ） 圖 高速軸 （ 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位， 12 軸段右端需制出一軸肩，故取 23 段的直徑 23 22mmd ? ? 2） 初步選擇 單列圓錐滾 子 軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，但軸向力相對較小， 故選用 深溝球 軸承，參照工作要求并根據(jù)23 22d mm? ? ，由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 512 中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的 單列圓錐滾子 軸承 320xx，其尺寸為2 5 4 7 1 5d D T m m m m m m? ? ? ? ?， 3 4 5 6 25d d mm????，而3415mml ? ? 。 這對軸承均采用軸肩進行軸向定位，由《 機械零件設(shè)計手冊 》查得 320xx 型軸承的定位軸肩 直徑 30mmad ? ，因此取45 30mmd ? ? 3） 取安裝齒輪處的軸段 67 的直徑 67 22mmd ? ? ；為使擋油環(huán)可靠地壓緊軸承， 56 段應(yīng)略短于軸承寬度，故取 5613mml ? ? 。 4） 軸承端蓋的總寬度為 20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 30mml? ，故取 23 50mml ? ? 5） 由《機械設(shè)計手冊》錐齒輪輪轂寬度為 m md ??? ，為使套筒端面可 靠地壓緊齒輪取 67 38mml ? ? 。 6） 45 50mml ? ? 12 20d mm? ? 12 38l mm? ? 23 22mmd ? ? 3 4 5 625mmdd???? 3415mml ? ? 45 30mmd ? ? 67 22mmd ? ? 5613mml ? ? 2350l mm? ? 6738l mm? ? 4550l mm? ? 機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 第 15頁 （ 3） 軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接， 因為 67 22mmd ? ? 由《機械設(shè)計（第八版）》表 61 查得平鍵截面 8m m 7m mbh? ? ? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 20mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hk ；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 6k 。 （ 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45?? 求軸上的載荷 表 高速軸載荷 圖 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 ? 1 ? 2 ? 2 ? 彎矩 M N m?? 1 N m?? 2 N m?? 總彎矩 226 8 . 5 6 6 . 2 2 6 8 . 8 4 N mM ? ? ? ? 扭矩 T 2 mT ?? 機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 第 16頁 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ， 軸的計算應(yīng)力 2 2 2 223( ) 6 8 . 5 6 (0 . 6 1 7 . 5 ) 2 5 . 8 0M P a0 . 1 0 . 0 3ca MTW ?? ? ? ?? ? ?? 前已選定軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），由《機械設(shè)計（第八版）》表 151 查得 ? ? ? ?116 0 , caM P a? ? ?????，故安全。 精確校核軸的疲勞強度 （ 1） 判斷危險截面 截面 5 右側(cè)受應(yīng)力最大 （ 2）截面 5 右側(cè)抗彎截面系數(shù) 3 3 30 . 1 0 . 1 2 5 1 5 6 2 . 5 m mWd? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 30 . 2 0 . 2 2 5 3 1 2 5 m mTWd? ? ? ? 截面 5 右側(cè)彎矩 M 為 68560N mmM ?? 截面 5 上的扭矩 2T 為 1 17500 N m mT ?? 截面上的彎曲應(yīng)力 68560 4 3 . 8 8 M Pa1 5 6 2 . 5b MW? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 1 17500 5 .6 M Pa3125T TTW? ? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 151 查得 116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a? ? ???? ? ?。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按《機械設(shè)計（第八版）》附表 32 查取。因 ??， 30 ??，經(jīng)插值后查得 , ?????? 又由《機械設(shè)計（第八版）》附圖 32 可得軸的材料敏感系數(shù)為 , ???? 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ? ? ? ?1ca???? ? 33 25mmTW ? 68560 N m mM ?? 1 17500 N m mT ?? ? ? ? ? 機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 第 17頁 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 1 . 9 3 1 ) 1 . 7 61 ( 1 ) 1 0 . 8 5 ( 1 . 5 5 1 ) 1 . 4 7kq? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 由《機械設(shè)計（第八版）》附圖 32 的尺寸系數(shù) ?? ? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 。 軸按磨削加工，由《機械設(shè)計（第八版）》附圖 34 得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?????? 軸未經(jīng)表面強化處理，即 1q?? ，則綜合系數(shù)為 1 1 .7 6 11 1 2 .5 70 .7 1 0 .9 21 1 .4 7 11 1 1 .7 80 .8 7 0 .9 2kKkK????????????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 又取碳鋼的特性系數(shù) , ?????? 計算安全系數(shù) caS 值 11275 0155 22 ^ 2 ^ 2 ^ 2 ^ 2amamcaSKSKSSSSSS???????????? ? ??? ? ???? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ??? 故可知安全。 ? 中間軸設(shè)計 求中間軸上的功率 2P 、轉(zhuǎn)速 2n 和轉(zhuǎn)矩 3T 2 ? 2 /m inn ? 2 mT ?? 已知圓柱 直 齒輪的分度圓 直徑 1 60mmd ? 而 11111212 2 43370 60t a n t a n c os c os 14t a n t a n 14 tnrtatTFNdF F NF F N????? ? ??? ? ? ??? ? ? ? ? ???? , ?????? 4 .2 12 5 .3 24 .2 0 1 .5caSSSS????? ?? ? 1 60mmd ? 機械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 第 18頁 已知圓錐直齒輪的平均分度圓半徑 m2 mm? 而 2222222222 2 4 3 3 7 0 5 5 0 . 7 31 5 7 . 5ta n c o s 5 5 0 . 7 3 ta n 2 0 c o s 6 8 . 9 7 2 . 1 6ta n s in 5 5 0 . 7 3 ta n 2 0 s in 6 8 . 9 1 8 7 . 0 1tmrtatTFNdF F NF F N?????? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 40Cr （調(diào)質(zhì)），根據(jù) 《 機 械 設(shè) 計 （ 第 八 版 ）》 表 153 ，取 0 110A? ，得30 5 . 1 4m i n 1 5 . 4 6 m m1 1 3 1 . 7 8dA??，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動軸承的直 徑 12d? 和 56d? 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1） 擬定軸上零件的裝配方案（見下圖